数字电子技术基础 - 半导体存储电路
1 概述
存储电路:存储各种数据和信息
寄存器:存储一组数据的电路,结构为一组具有公共时钟信号输入端的触发器
存储器:存储大量数据的电路,基本结构由存储矩阵和读/写控制电路组成
2 SR锁存
两个或非门接成反馈,输入端用来置1、0,如下图所示,可将S作为置1输入端,R作为置0输入端。
真值表如下(Q 表示原来的状态,Q* 表示更新的状态)
当S和R同为0,Q* 取决于Q;当S和R同为1,Q* 不定,所以正常情况下,应遵循SR=0的约束条件。
任何时刻,输入都能直接改变输出的状态。
3 触发器
3.1 电平触发的触发器
在CLK=1的全部时间里,S和R的变化都将引起输出状态的变化。
如下例所示,在CLK=1期间,Q和Q‘可能随S、R变化多次翻转。
电平触发D触发器
将SR触发器的S、R端通过非门设置为D和D‘
3.2 边沿触发的触发器
提高可靠性,增强抗干扰能力,希望触发器的次态仅取决于CLK的下降沿(或上升沿)到来时的输入信号状态,与在此前、后输入的状态没有关系。
用两个电平触发D触发器组成的边沿触发器
3.3 脉冲触发的触发器
为了提高可靠性,要求每个CLK周期输出状态只能改变1次
3.3.1 主从SR触发器
CLK=1时,“主”按S、R翻转,“从”保持;
CLK下降沿到达时,“主”保持,“从”根据“主”的状态翻转。
3.3.2 主从JK触发器
为了解除约束,即使出现S=R=1的情况,Q*也是确定的
若J=K=1,clk下降沿后,“从”=“Q*”‘,主从SR和主从JK的真值表如下
3.4 触发器的逻辑功能
对上述多种触发器总结
3.4.1 SR触发器
特性方程
真值表
状态转换图
3.4.2 JK触发器
特性方程
真值表
状态转换图
3.4.3 T触发器
特性方程
真值表
状态转换图
3.4.4 D触发器
特性方程
真值表
状态转换图
上述涉及到的触发器比较多,触发器之间的相互关系可参考:锁存器和几种触发器之间的关系
3.5 触发器的动态特性
建立时间、保持时间、传输延迟时间、最高时钟频率
4 寄存器
用于寄存一组二值代码,N位寄存器由N个触发器组成,可存放一组N位二值代码。只要求其中每个触发器可置1、置0。
5 存储器
能存储大量二值信息的器件,单元数庞大,输入/输出引脚数目有限,一般的结构形式如下
从存/取功能分类:
只读存储器(Read-Only-Memory):掩模ROM、可编程ROM、可擦除的可编程EPROM
随机读/写(Random-Access-Memory):静态RAM、动态RAM
从工艺分类:双极型、MOS型
5.1 静态随机存储器(SRAM)
5.2 动态随机存储器(DRAM)
动态存储单元是利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理
5.3 只读存储器ROM
ROM的分类
掩模ROM:出厂时已经固定,不能更改,适合大量生产,简单,便宜,非易失性
可编程ROM(PROM):总体结构与掩模ROM一样,但存储单元不同(出厂时,每个结点上都有易熔合金制成的熔丝,编程时将不用的熔断),是一次性编程,不能改写,写入时,要使用编程器
用电信号擦除的可编程只读存储器——闪存(Flash Memory)
5.4 存储器容量的扩展
位扩展方式:适用于每片RAM、ROM字数够用而位数不够时
将各片的地址线、读写线、片选线并联即可
字扩展方式:适用于每片RAM、ROM位数够用而字数不够时
个人认为,位扩展可以当作,深度够了,数据宽度不够;字扩展则是数据宽度满足,扩展深度
5.5 用存储器实现组合逻辑函数
个人感觉,类似于FPGA中的LUT,以查找表的方式组成所需单元部件。
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